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METHOD AND DEVICE FOR ANALYZING LAMINATION-SHAPED ARTICLE, AND METHOD AND DEVICE FOR MANUFACTURING LAMINATION-SHAPED ARTICLE

Foreign code F190009806
File No. S2017-1055-C0
Posted date May 8, 2019
Country WIPO
International application number 2018JP033185
International publication number WO 2019049981
Date of international filing Sep 7, 2018
Date of international publication Mar 14, 2019
Priority data
  • P2017-173123 (Sep 8, 2017) JP
Title METHOD AND DEVICE FOR ANALYZING LAMINATION-SHAPED ARTICLE, AND METHOD AND DEVICE FOR MANUFACTURING LAMINATION-SHAPED ARTICLE
Abstract A displacement/stress calculation unit (220) is configured to calculate residual stress and deformation by executing a thermo-elasto-plastic analysis by means of an idealized explicit method FEM. The magnitude of a temperature increment is set to a value greater than that of a temperature increment used in a thermo-elasto-plastic analysis by means of a static implicit method FEM. Heating is performed for each of a plurality of blocks according to a heating pattern in which blocks that are not adjacent to each other are simultaneously heated. The heating performed for each of the blocks is performed using a planar heat source having a heat input amount that is adjusted with respect to a heat input amount used for heating by a movable heat source.
Outline of related art and contending technology BACKGROUND ART
While to solidify the molten material generated by the deposits has attracted attention in recent years a laminated object. For example, metal powder of the like is irradiated with a laser or electron beam melting the metal powder, by solidifying the modeling object in the desired form, the printer has been known a so-called metal 3D. Patent No. 2620353, such as a metal powder layer is irradiated with a laser beam at a predetermined position of the corresponding portions of the powder is sintered and the sintered layer is formed, such a sintered layer are sequentially formed on the stacked three-dimensional shape by a method of generating an object has been disclosed (see Patent Document 1).
In addition, the lamination or powder resin is used, the molten resin melted by arc discharge while depositing the metal and the like are also known the lamination.
Scope of claims (In Japanese)請求の範囲 [請求項1]
 溶融した材料を凝固させつつ堆積していくことにより生成される積層造形物に生じる残留応力及び変形をコンピュータにより解析するための解析方法であって、
 有限要素法(FEM)を用いた前記積層造形物の熱弾塑性解析を実行するためのデータを入力するステップと、
 前記積層造形物の造形に伴ない前記積層造形物に生じる温度分布の時系列データに従って前記熱弾塑性解析を実行することによって、前記積層造形物に生じる残留応力及び変形を算出するステップとを含み、
 前記残留応力及び変形を算出するステップにおいて、前記時系列データに従う温度増分が与えられた場合に、動的陽解法FEMを用いて所定の静的平衡条件に達するまで前記積層造形物の変位及び応力の計算が行なわれ、前記変位が前記静的平衡条件に達すると、前記温度増分が再度与えられて前記変位及び応力の計算が再度行なわれ、
 前記温度増分の大きさは、静的陰解法FEMを用いた前記積層造形物の熱弾塑性解析において用いられる温度増分の大きさよりも大きい値に設定され、
 前記積層造形物に対する加熱は、移動熱源により加熱が行なわれる場合の入熱量に対して調整された入熱量を有する瞬間面熱源により行なわれる、積層造形物の解析方法。

[請求項2]
 前記積層造形物に対する加熱は、複数のブロックに分割された前記積層造形物の最上位層に対してブロック毎に行なわれ、
 前記複数のブロックの各々に対する加熱は、前記瞬間面熱源により行なわれる、請求項1に記載の積層造形物の解析方法。

[請求項3]
 前記積層造形物に対する加熱は、互いに隣接しない少なくとも2つのブロックを同時に加熱する加熱パターンに従って行なわれる、請求項2に記載の積層造形物の解析方法。

[請求項4]
 前記瞬間面熱源の入熱量は、移動熱源により加熱が行なわれる場合と前記積層造形物の収縮量が同等になるように、移動熱源により加熱が行なわれる場合の入熱量に対して調整される、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の積層造形物の解析方法。

[請求項5]
 前記材料は金属であり、
 前記温度増分の大きさは、少なくとも100度以上である、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の積層造形物の解析方法。

[請求項6]
 前記温度増分の大きさは、前記積層造形物を構成する金属の力学的溶融温度に基づいて決定される、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の積層造形物の解析方法。

[請求項7]
 溶融した材料を表層で凝固させることにより生成される積層造形物に生じる残留応力及び変形を解析する解析装置であって、
 有限要素法(FEM)を用いた前記積層造形物の熱弾塑性解析を実行するためのデータを入力するように構成された入力部と、
 前記積層造形物の造形に伴ない前記積層造形物に生じる温度分布の時系列データに従って前記熱弾塑性解析を実行することによって、前記積層造形物に生じる残留応力及び変形を算出するように構成された算出部とを備え、
 前記算出部は、前記時系列データに従う温度増分が与えられた場合に、動的陽解法FEMを用いて所定の静的平衡条件に達するまで前記積層造形物の変位及び応力の計算を行ない、前記変位が前記静的平衡条件に達すると、前記温度増分が再度与えられて前記変位及び応力の計算を再度行ない、
 前記温度増分の大きさは、静的陰解法FEMを用いた前記積層造形物の熱弾塑性解析において用いられる温度増分の大きさよりも大きい値に設定され、
 前記積層造形物に対する加熱は、移動熱源により加熱が行なわれる場合の入熱量に対して調整された入熱量を有する瞬間面熱源により行なわれる、積層造形物の解析装置。

[請求項8]
 前記積層造形物に対する加熱は、複数のブロックに分割された前記積層造形物の最上位層に対してブロック毎に行なわれ、
 前記複数のブロックの各々に対する加熱は、前記瞬間面熱源により行なわれる、請求項7に記載の積層造形物の解析装置。

[請求項9]
 前記積層造形物に対する加熱は、互いに隣接しない少なくとも2つのブロックを同時に加熱する加熱パターンに従って行なわれる、請求項8に記載の積層造形物の解析装置。

[請求項10]
 溶融した材料を凝固させつつ堆積していくことにより生成される積層造形物の製造方法であって、
 請求項1に記載の解析方法を用いた解析結果に基づいて、前記積層造形物の最上位層を加熱する際の加熱パターンを決定するステップと、
 前記加熱パターンに従って、前記積層造形物に対する加熱を行なうステップとを含む、積層造形物の製造方法。

[請求項11]
 溶融した材料を凝固させつつ堆積していくことにより生成される積層造形物の製造方法であって、
 前記積層造形物に対する加熱は、複数のブロックに分割された前記積層造形物の最上位層に対してブロック毎に行なわれ、
 最周縁部のブロックを加熱するステップと、
 前記最周縁部のブロックの加熱後に、前記最周縁部のブロックの内周側のブロックを加熱するステップとを含む、積層造形物の製造方法。

[請求項12]
 溶融した材料を凝固させつつ堆積していくことにより生成される積層造形物の製造装置であって、
 前記積層造形物の最上位層を加熱するように構成された加熱装置と、
 前記加熱装置を制御するように構成された制御装置とを備え、
 前記制御装置は、
 請求項1に記載の解析方法を用いた解析結果に基づいて、前記積層造形物の最上位層を加熱する際の加熱パターンを決定し、
 前記加熱パターンに従って前記積層造形物に対する加熱を行なうように前記加熱装置を制御する、積層造形物の製造装置。

[請求項13]
 溶融した材料を凝固させつつ堆積していくことにより生成される積層造形物の製造装置であって、
 前記積層造形物の最上位層を加熱するように構成された加熱装置と、
 複数のブロックに分割された前記最上位層に対して、前記加熱装置を制御することによってブロック毎に加熱するように構成された制御装置とを備え、
 前記制御装置は、前記加熱装置を制御することによって、最周縁部のブロックの加熱後に、前記最周縁部のブロックの内周側のブロックを加熱するように構成される、積層造形物の製造装置。

  • Applicant
  • ※All designated countries except for US in the data before July 2012
  • OSAKA PREFECTURE UNIVERSITY
  • Inventor
  • SHIBAHARA, Masakazu
  • IKUSHIMA, Kazuki
  • KAWAHARA, Atsushi
  • TAKEUCHI, Rino
  • HASHIZUME, Hikaru
IPC(International Patent Classification)

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